Qualchese chì studia a biologia moleculogica, a biochimica, l'ingenieria genetica e un certu di altre scienzi anche, prima o dopu facenu a question: chì funtzioni fa l'ARN polimerase? Questu hè un tema chjaru cumplicatu chì ùn hè micca statu investigatu bè, ma, però, ciò chì hè cunnisciutu serà cupartu in l'articulu.
Infurmazione ghjugna
Hè necessariu per ricurdà chì hè una RNA polimerosa da eucarioti è procarioti. U primu hè divisu in trè tippi, quante chì hè rispunsabili di a trascrivizzioni di un gruppu di genesi separatu. L'enzimi sò numerati per a simplicità cum'è a prima, a seconda è a terza ARN polimerase. I procarioti, chì a struttura ùn hè micca nucleari, attu di transcrizione cumu un scopu simplificatu. Perchè, per a chiarità, per cose più infurmazioni quantu pussibuli, eucarioti sò cunsiderate. RNA polimerasi sò strutturalmente simili. Hè cresce chì cuntenenu almenu 10 cateni polifètichi. In questu casu, l'ARN polimerase 1 sintetiza (transcrire) genes, chì in u futuru seranu traduttu in parechji proteins. U secondu tratta di a transcription of genes, chì sò trasfurmati in proteini. A RNA polimerase 3 hè rappresentata da una varietà di enzimi stabbli di pesu molculu minimu chì sò sensibule moderatu à l'alfa-amatin. Ma ùn decisemu chì RNA polimerase hè! I percimentati enzimi, chì participanu à a sintesi di molécule à l'acidus ribonucleic. In u sensu estretu, questu significa RNA polimerasi di DNA dipendenu chì attranu nantu à a basa di una matrice di l'acidu desoxirribonukleicu. L'enzimi sò di più impurtanza per u funzione longu è successu di l'organi viventi. A RNA polimerase pò esse truvata in tutti i cellula è a maiò parte di virus.
Division da funziunalità
Sicondu a cumminzioni di a subunit, l'ARNi polimerasi sò dividiti in dui gruppi:
- U primu hè prestu in a trascrita di un pocu nummiru di genesi in genomi simplicitati. Per operà n stu casu, e influenze regolatori cumplessu ùn sò micca necessariu. Per quessa, tutti i enzimi, chì sò urighjini di una sola subunita, sò inclusu quì. A RNA polimerasi di i bacteriophages è mitocondri chì pò esse usatu com'è un esempiu.
- Stu gruppu comprende tutte l'ARN e polimerase di eucariotas è i battìri, chì sò cumplicati arranzii. Hè intricate compleci di protezii multi-subunit chì pò sculputate millisie di parechji geni. In u funziunamentu, i genes à rispittàghja à un grande numaru di signali regulatori chì venenu da i fatturi nucleòtidi di a proteina.
Sta divisione strutturale funziunale hè una simplificazione cunnisciuta è forte forte di u situ veru.
Chì avete l'ARN polimarazioni?
Dopu à elli, a funzione di a furmazione di i transcripts primariu di i genichi rRNA hè stata, per quessa, sò i più impurtanti. Quessi sò più cunnisciutu cum'è più chjamati 45S-RNA. A so durata hè di circa 13 mila nucleòtida. 28S-RNA, 18S-RNA è 5.8S-RNA sò furmatu da ellu. A causa di fattu chì una sola transcrizione hè utilizzata per a so creazione, l'organice riceviu una "guarantiscia" chì i moléculi sò furmate in quantità equi. À u stessu tempu, solu 7 000 nucleotidi sò creati per creà l'ARN direttamente. U restu di u transcript degrada in u nucleu. Cuncirnendu un vastu residu, ùn ci hè una parolla chì hè necessariu per e primi stadioni di a furmazione di ribosomi. U numaru di sti polimerasi in i celu di criaturi altri fluctate in a marca di 40 mila unità.
Cumu hè organizzatu?
Cusì, avemu digià un bonu piace a primu RNA polimerase (struttura di procarioti-molécula). In questu casu, grandi subunits, è ancu un gran numaru d'altri poliprepti di pesu molculu di altru, anu bisognu di distinguisori funziunale è strutturale. Duranti a clonazzioni di i geni è a determinazione di a so struttura primaria, i scientisti anu identificatu e segni evolutuelamenti cunservatori di i catene. Utilizendu una bona spressione, i circunsidenti anu realizatu l'anàlisi mutazione chì permette di parlà di u significatu funziunanti di i domini individuali. Per fà questu, dirigendu a mutagene in i catene polipéptido, l'aminatiu individuali sò cambiati è sottuniti modificate chjamati eranu usati in l'assemblea di enzimi seguitatu di l'analisi di e pruprietà chì anu obtatu in queste custruzzioni. Hè stata nutata chì, a causa di a so urganizazione, u primu RNA polimerase per a presenza di alfa-amatine (una sustucenza tòxica tòxica chì hè acquistata da un pale sapine) ùn hè micca ghjudiziu à tuttu.
Operazione
Tant a RNA polimerasià di primu è secunimu pò esse in dui formi. Unu di quelli puderanu intervene per inizià una trascrita specifiche. U sicondu hè RNA polimerase di DNA dependent. Questa ratio hè manifestata in a magnitude di l'attività di funziunamentu. U tema hè sempre investigatu, ma hè digià cunnisciutu chì questu depende di dui fatturi di transcrizione, chì sò denote quant'è SL1 è UBF. A peculiarità di l'ultimu hè chì ponu diretta direttamente à u sustinientale, mentri SL1 necessite a prisenza di UBF. Ancu s'ellu hè statu spiunalizatu pruvucanti chì l'ARN polimerase dependent à DNA pò particandate in a trascrita à un livellu minimu è senza a prisenza di l'ultimi. Ma per u funziunamentu standard di stu mecanismu UBF hè sempre necessariu. Perchè cusì? Perchè u tempu, ùn hè micca pussibule di stabilisce a mutivu di stu cumpurtamentu. Una di e spiegazioni più populari suggerisce chì UBF hè un stimulante per a trascurazione di rDNA chì creci è sviluppu. Quandu a fase di restu ghjunta, u minimu di funziunamentu necessariu manteni. È per ellu, l'indipindenza di i fatturi di transcrizione ùn hè micca critica. Hè cumu l'ARN polimerase works. I funzioni di stu enzimi ci permettenu à sustene a ripruduzzione di i picculi "bloccati" di u nostru corpu, grazi à quale hè stata annunziata continuamente per decennii.
U secunnu gruppu di enzimi
U so funzione hè regule da l'assemblea di un cumpratu di pre-iniziatore di multi-prutezione di prutettori di seconda classificazione. A maiò spessu, questu hè spressione in u travagliu cù attivati di prutezione speziale. Un esempiu hè u TBP. Quessi sò i fatturi chì associanu à u TFIID. Sò u pianu di p53, NF kappa B è cusì. A so influenza in u prucessu di regulazione hè esercitata da i proteini chjamati coactivators. Per esempiu, pudete cite GCN5. Perchè avemu bisognu di sti protei? Fighjanu cumu adaptatori chì si regulà l'interazione di attivatori è fatturi chì intrinu in u complexu di preinitazioni. Per a trascurazione per fà currettamente, hè necessariu di avè i fatturiu iniziatori necessarii. Malgradu u fattu chì ci sò sei di elli, solu un puderà interacittà cù u sustegnu. Per altri casi, un complexu preformatu di a seconda RNA polimerasa hè necessariu. Inoltre, duranti sti prucessi, l'elementi proximali sò quasi nant'à 50-200 parenti da u situ induve a trascriptazione principia. Contenenu una indiazione di l'unione di attivatori di prutezione.
Specific features
L'estruta di a subunita di l'enzimi di l'urigginali varia in u rolu funziunale in a trascrata? Ùn ci hè micca risposta esatta à questa domanda, ma crede ch'ella hè, probabbilmente, posittiva. Cumu a l'RNA polimerase dipende da questu? Funzioni di l' enzimi semplici sò a transcrizione di una scelta limitata di genes (o ancu i so zoni pezzi). Comu esempiu, pudemu citarse a sintesi di RNA primers of Okaucas fragments. A spicità di u sustegnu di a bacteria e faghi di RNA polimerase hè chì l'enzimi sò pussede di una struttura simplice è ùn ne micca difeente in varietà. Questu pò esse osservatu da l'esempiu di a replicazione di l' ADN in bacteria. Ancu si puderebbe cunsiderà quì: quandu a struttura cumplessa di u genomu di T-fasi era studiatu, durante u sviluppu duvutu chì una tradutta multiculturale di a trascrivenza entre i gruppi di i geni hè stata notata, hè statu revelatu chì un RNA polimerase di u cumpletu era utilizatu per questu. Hè per esempiu, una enzima simplista ùn hè induced in such cases. Questu ci ponu parechje cunsiquenzi:
- A RNA polimerase di eucarioti è di i bacterieti deve esse capace di ricanuscimentu diversi sustegnu.
- Hè necessariu chì l'enzimi hannu una certa reazzione à diverse pruteggi regulatori.
- A RNA polimerasa deve esse ancu capaci di cambià l'specifichi di ricunniscenza di a securità di nucleotidi di u mudellu DNA. Per fà questu, una varietà di protuvillenti di a prutezzione sò utilizati.
Hè per quessa a necessità di l'organizimu per elementi "edificatori" supplementari. I proteini di a cumpreta di transcrizione ajutanu l'ARN polimerase per funziunalità cumpletu. Questu hè appiicatu, in più, à i enzimi di struttura cumplicata, in a capacità di quale l'implementazione di un vastu prugrammu per a realizazione di l'informazione genetica. Dopu à varii funti, pudemu osservà una peculiar hierarchy di a struttura di RNA polimerase.
Cumu successu u prucessu di transcrizione?
Ci hè un genu rispunsevule di l'associazione cù a RNA polimerase? Partite per trascurate: in eucarioti, u prucessu si verse in u nucleu. In i procarioti, si sparghje in u microorganismu stessu. L'interaction di a polimerase hè basatu annantu à u principiu strutturali fundamentale di l'imbriccate cumplementari di molleculi individuali. Cuncirnendu i prublemi di interaczione, pò esse dichjaratu chì l'DNA accunsenu solu per a matricula è ùn cambia micca in a transcrizione. Siccomu l'ADN hè una enzima integra, hè certu chì un genicu específicu hè rispunsevule di u polimeru, ma serà assai longu. Ùn deve esse micca esse scurdati chì l'ADN cuntene 3.1000000 riferenzi nucleòtidi. Per quessa, hè più appropritu per dì chì ogni tipu di RNA anu u so propiu DNA. Per u cursu di a rettrazione di a polimerosa, sò pussibuli sustrati d'energia è sustrati ribonucleotidi-trifosfatati. In a so prisenza, i liga 3 ', 5'-fosfodiéster entre ribonucleosidi monofosfati sò formati. A molècula di ARN accumenza di sintetizzà in certu sequenzi di DNA (sustinitori). Stu prucessu finisci in seculi di finishing (terminations). U situ, quali hè participatu, hè chjamatu transcripton. In eucarioti, ùn sò solitu solu un genu, mentri chì i procarioti possu diverse parti di u còdice. Ogni transcrizione hà una zona noninformativu. Hè cuntenuti seconduzzii nucleosidii specifichi cù l'interazzione cù i fatturi di i trascorsore regulatori chjamati prima.
RNA polimerasi bacteriale
In queste microorganisimu, una enzyme hè rispunsevule per a sintesi di mRNA, rRNA e tRNA. A molécula di a polimerà è media di circa 5 sottuniti. Dui d'elle actenu com'è elementi vinkolanti di l'enzyme. Una altra subunita hè involudata in l'iniziu di a sintesi. Ci hè ancu un componente enzyme per a non binding DNA specificu. E l'ultima subunita hè invucata à purtà l'RNA polimerasa in una forma di travagliu. Ci si deve esse nutatu chì e molécule enzyme ùn sò micca in a natazione "libera" in u citoplasimu di u bacteriu. Quandu ARN polymerase ùn sò micca usati, sò ligati per e regioni di DNA nonspecifici è aspetta per un sustegnu attivu per esse scupertu. Una distruzzione pocu di u tema, deve esse dichjaratu chì hè assai còmicu nantu à i battìri per studià e pruteanu e so effettue à a polimerase di ribonucleic acid. Hè particularmente cunvene per elli di sperimenti nantu à l'stimulazione o l'inhibition of elements individuale. A causa di a so alta ritmi di ripruducazione, u risultatu dumandatu pò esse acquistatu relativamente rapidamente. Alas, a ricerca umana ùn pò esse realizatu à tali passu rapidu graziunna a nostra diversità strutturali.
Cumu l'ARN polymerase "raghjone" in varii formi?
Allora l'articulu hè avvicinatu à a cunvenzione logica. A principal attenzione era pagata à i eucariotas. Ma ci sò archei è viruses. Dunque, vogliu prestu un pocu attenzioni à e so forma di vita. In a vita di l'archees sò solu un gruppu di RNA polimerase. Ma hè assai simili in i so prupitati à i trè associazioni di eucarioti. Parechji scientist speculate chì ciò chì pudemu osservà à l'archees sò in fattu un ancestru evoluzionariu di e polimerase specializzati. L' estructura di i virus hè ancu interessante . Comu esse infurmatu prima, no tutti i microorganisimi sò a so polimerasi. E induve hè, hè una subunita. Hè cresce chì l'enzimi virali s'origini da l'ADN polimerasi, in quantui micca di i constructi di RNA complexe. Ancu siddu a causa di a diversità di stu gruppu di microorganisimu, una manifestazione diverse di u meccanizatu biologicu sottuponitu hè stata trova.
Chjave
Alas, l'omi di l'omi ùn manca sempri l'infurmazioni necessarii per capiscenu u genomu. È chì solu un puderia fà! Prussivamenti tutti i malatii in a so basa anu una basa genetica - questu hè primura à i virusi, chì constantemente ponenu prublemi à noi, infezioni è cusì. I più malattii più cumplicati è incurable - anu troppu, de rigu, u dirittamenti indirettu o indirettu di u genomu umanu. Quandu avemu amparatu à cumprenderà è se appricà i cunniscenze à u beneficu, un gran numaru di prublemi è di malatie, basta solu finisimu di esse. E già assai malatie terribili, cum'è a virulida, a pesta, diventanu una cosa di u passatu. Preparate per andà appiccicate, e vapeur. Ma ùn avete micca rilassate, perchè prima per noi ci hè sempre una gran diversità di sfidi, à quale hè bisognu di truvà a risposta. E hà da truvà, perchè tuttu hè per questu.